Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
С целью эффективного использования свойств силикагелей при сушке весьма влажного газа применяют комбинированные слои крупнопористого и мелкопористого силикагеля, р„,ммрт.ст. ' что позволяет осуществить 100 ' глубокую осушку большого 75 количества газа.
Для лабораторных стеклянных адсорберов промышленность изготовляет , силикагель-индикатор, пропитанный солями кобальта. По мере насыщения влагой в процессе осушки газа цвет. гранул меняется, и можно визуально наблюдать отработку слоя. Это .'-особенно удобно в тех случаях, когда осушка газа производится несистематически и с различной скоростью. На рис. 4.11 изображены изо-, гермы адсорбции влаги на мелкопористом силикагеле при температурах от 4,5 до 60° С [24].
2. Алюмогель (активная окись алюминия) — инертный аморфный материал белого или кремового цвета с гранулами,
формованными в виде ци- ,
I г Рис. 4.11. Изотермы адсорбции паров
линдриков диаметром до воды /а сшшкагеле.
6 мм и длиной 7 мм. Алюмогель получается путем термической активации АЬОз-ЗНгО и содержит не менее 92% А1203 и не более 7% Н20. Насыпной вес гранулированного алюмогеля, высушенного при 350° С, составляет 850—950 кг/м3, прочность гранул не менее 80%.
По закономерности изменения адсорбционной способности в зависимости от влажности газа и температуры слоя алюмогель мало отличается от силикагеля, но при одинаковых условиях эксплуатации алюмогель обеспечивает большую глубину осушки (остаточная влажность газа ниже Ю-5 кг/м3, что соответст-
247
вует точке росы при температуре —60°С), хотя и обладает значительно меньшей влагоемкостью. На рис. 4.12 приведены изотермы адсорбции влаги на алюмогеле при температурах 0; 10 и 30°С [25].
3. Цеолиты — адсорбенты из семейства алюмосиликатов, кристаллическая решетка которых имеет развитую систему пор, соизмеримых с размером молекул пара. Высокой адсорбционной активностью обладают и природные цеолиты, но в производственных условиях используются почти исключительно синтетические цеолиты [26].
о°с а 1 30
V
?1^
О 5 10 15 20 25 р„, ммрт.ст
Рис. 4.12. Изотермы адсорбции паров воды и а алюмогеле.
Синтезировано большое число алюмосиликатных цеолитов, характеризующихся сложным пространственным распределением молекул в кристаллической решетке, однако для осушки газов применяются цеолиты типа А и частично типа X. Для использования в аппаратуре осушки газов выпускаются натриевые (ИаА, ИаХ) и кальциевые (СаА, СаХ) цеолиты.
Исследование цеолитов в качестве адсорбентов для глубокой очистки газов [27, 28] показало, что по адсорбционной способности к влаге цеолиты ЫаА и СаА мало отличаются друг от друга. Так, при 20° С и парциальном давлении паров 10 мм рт. ст. (ф = 57%) адсорбционная емкость этих сорбентов соответственно равна 20,8 и 20,6 вес. %.
На рис. 4.13 сопоставлены изотермы адсорбции влаги цеолитом СаА, силикагелем и активированной окисью алюминия при 25° С. При парциальном давлении паров /?П=Ю мм рт. ст. (ф=40%) влагоемкость силикагеля мало отличается от влаго-емкости цеолита, а при дальнейшем возрастании рп значительно превышает ее. Но при малых парциальных давлениях пара цеолиты имеют решающее преимущество перед силикагелем и алюмогелем. Так, при ф = 2,3% (ра = 0Л мм рт. ст.) адсорбционная емкость цеолита СаА достигает 16%, в то время как у алю-могеля она не превышает 2—3%. 248
В технике работы с инертными средами начальная концентрация паров в осушаемом газе колеблется в пределах (6,76-^-1,27) • 10"3 кг/м3, что соответствует температуре точки росы в пределах от +5 до —16°С. В процессе осушки газов при комнатных температурах под атмосферным или слегка повышенным давлением это соответствует изменению относительной влажности приблизительно от 29 до 5%. В таких условиях адсорбционная емкость цеолитов (см. рис. 4.13) меняется сравнительно мало и близка к значению максимальной емкости. -гД| При тех же условиях влагоемкость силикагеля падает от 18 до 20 4%, а алюмогеля — от 11 до 4%.
х,%\
10
10
7 -
~~~3~"
15
10
0
1
-2
3\
Рис. 4.13. Изотермы адсорбции
паров воды при 25° С: / — цеолит типа СаА: 2 — силикагель; З — алюмогель.
Рис. 4.14. Изменение адсорбционной емкости сорбентов по влаге с повышением температуры: I _ цеолит типа СаА: 2 — силикагель; З — алюмогель.
Синтетические цеолиты характеризуются сравнительно небольшим изменением адсорбционной емкости при повышении температуры. На рис. 4.14 показаны величины адсорбции влаги цеолитом СаА, силикагелем и алюмогелем при различных температурах. Так, при повышении температуры от 30 до 80° С адсорбционная емкость цеолита снижается с 21 до 16%, т. е. только на 25%, в то время как адсорбционная емкость силикагеля и алюмогеля при тех же условиях уменьшается примерно на 80%. Цеолиты могут быть использованы в качестве осушителей даже при 200° С, когда адсорбционная емкость их составляет еще около 4%; адсорбционная способность силикагеля и алюмогеля в этих условиях практически равна нулю. Это свойство цеолитов имеет большое значение и позволяет избежать промежуточного охлаждения газа.
